Учение В. И. Вернадского о биосфере.

Вернадский В.И. - разработал учение о биосфере ("Биосфера", 1926 г)

В. И Вернадский развил это направление и разработал учение о биосфере как глобальной системе нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических превращений определяется живым веществом. Он распространил понятие биосферы не только на сами организмы, но и на среду их обитания, чем придал концепции биосферы биогеохимический смысл.

"Биосфера - область распространения жизни включающая наряду с организмами и среду их обитания" — В.И. Вернадский. 

Биосфера - общепланетарная оболочка Земли состав, структура и энергия которой определяется совокупной деятельностью живых организмов в течение всего геологического времени.

Она включает:

1) живое вещество, образованное совокупностью организмов;

2) биогенное вещество, которое создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, сланцы, известняки и др.);

3) косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты);

4) биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

В.И. Вернадский подчеркивал, что биосфера является результатом геологического и биологического развития и взаимодействия косного и биогенного вещества.

В.И. Вернадский сформулировал пять постулатов, относящихся к функции биосферы.

Первый постулат: «С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, поскольку связанные с жизнью ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни». Другими словами, первобытная биосфера изначально отличалась богатым функциональным разнообразием.

Второй постулат: «Организмы проявляются не единично, а в массовом эффекте... Первое появление жизни... должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организмов, а их совокупности, отвечающей геохимической функции жизни. Должны были сразу появиться биоценозы».

Третий постулат: «В общем монолите жизни, как бы ни менялись его составные части, их химические функции не могли быть затронуты морфологическим изменением». То есть первичная биосфера была представлена «совокупностями» организмов типа биоценозов, которые и были главной «действующей силой» геохимических преобразований. Морфологические изменения «совокупностей» не отражались на «химических функциях» этих компонентов.

Четвертый постулат: «Живые организмы... своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом... непрерывной сменой поколений... порождают одно из грандиознейших планетных явлений... — миграцию химических элементов в биосфере», поэтому «на всем протяжении протекших миллионов лет мы видим образование тех же минералов, во все времена шли те же циклы химических элементов, какие мы видим и сейчас».

Пятый постулат: «Все без исключения функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами».

Состав биосферы.

1. Живое вещество (образованное совокупностью организмов)

2. Биогенное вещество (создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов)

3. Костное вещество (образуется без участия живых организмов)

4. Биокостное вещество (совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов)

5. Вещество находящееся в радиоактивном распаде

6. Рассеянные атомы

7. Вещество космического происхождения 

Граница биосферы.

Верхняя граница в атмосфере проходит в 15-20 км от планеты. В нее входит вся тропосфера, нижняя часть стратосферы. Ограничена слоем озона. (Озон у полюсов - от 8 до 30 км, а в тропосфере - от 15 до 35 км)

Нижняя граница в литосфере на глубине 3,5 - 7, 5 км. Распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Основные оболочки Земли:

1. Электромагнитное поле - физический вакуум, от 50 до 1 км от Земли, через нее проходит обмен энергии и веществ с космосом.

2. Ионосфера - отсутствует живое вещество, расстояние 100-500 км. Представлено разжиженным газом.

3. Атмосфера

4. Стратосфера - слой атмосферы расположенный на высоте 20-15 км. Нижняя часть - температура постоянна, а чем выше поднимаемся тем ее температура уменьшается.

5. Тропосфера - от 3-15 км, сосредоточение газов, состав атмосферы, и весь водяной пар. Между тропо- и стратосферой - озоновый слой. Озоновый слой - защита, поглощение радиации.

Количественные и качественные характеристики живого вещества.

В настоящее время описано около 300 тыс. видов растений и более 1,5 млн. видов животных. Из этого количества 93% представлено сухопутными, а 7% — водными видами животных. Суммарная биомасса организмов сухопутных видов образована на 99,2% зелеными растениями (2,4 • 10¹² т) и на 0,8% животными и микроорганизмами (0,2 • 10¹¹ т). В океане, напротив, на долю растений приходится 6,3% (0,2 • 10⁹ т), а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% (0,3 • 10¹⁰ т) совокупной биомассы. Несмотря на то что океан покрывает немногим более 70% поверхности планеты, в нем содержится лишь 0,13% биомассы всех живых существ, обитающих на Земле.

Расчеты показывают, что растения составляют около 21% всех учтенных видов. Однако на их долю приходится более 99% биомассы, тогда как вклад животных в биомассу планеты (79% видов) составляет менее 1%. Среди животных 96% видов приходится на долю беспозвоночных и только 4% на долю позвоночных, среди которых млекопитающие составляют примерно 10%.

Приведенные соотношения иллюстрируют фундаментальную закономерность организации биосферы: в количественном отношении преобладают формы, достигшие в процессе эволюции относительно низких степеней морфофизиологического прогресса.

Живое вещество по массе составляет 0,01—0,02% от косного вещества биосферы, однако играет ведущую роль в биогеохимических процессах благодаря совершающемуся в живых организмах обмену веществ. Так как субстраты и энергию, используемые в обмене веществ, организмы черпают из окружающей среды, они преобразуют ее уже тем, что в процессе своего существования используют ее компоненты. Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет 232,5 млрд. т сухого органического вещества. За это же время в масштабе планеты в процессе фотосинтеза синтезируется 46 млрд. тонн органических углеродсодержащих веществ. Для этого требуется, чтобы 170 • 10⁹ т С0₂ прореагировало с 68 • 10⁹ т Н₂0.

Функции биосферы.

1. Газовая - биогенная миграция атомов в биосфере

2. Концентрационная - эволюция видов приводит к разнообразию видов и постоянному увеличению видового разнообразия

3. Окислительно-восстановительная - живое вещество в непрерывном обмене с окружающей средой.

4. Биохимическая - осуществляется в процессе обмена веществ в живых организмах (питания, дыхания, выделения) и разрушения отмерших организмов и продуктов их жизнедеятельности до простых неорганических веществ

5.Биогеохимическая